一、什么是RC吸收?
RC吸收是指在電路設(shè)計中,尤其是在開關(guān)電源、功率電子設(shè)備以及電力電子系統(tǒng)中,使用電阻與電容串聯(lián)組成的電路結(jié)構(gòu),用于吸收和衰減電路中由于開關(guān)元件(如MOSFET、IGBT等)的快速切換所產(chǎn)生的過電壓和過電流現(xiàn)象。
反激變換器在 MOS 關(guān)斷的瞬間,由變壓器漏感 LLK與 MOS 管的輸出電容造成的諧振尖峰加在 MOS 管的漏極,如果不加以限制,MOS 管的壽命將會大打折扣。 因此需要采取措施,把這個尖峰吸收掉。

吸收是針對電壓尖峰而言,電壓尖峰從何而來?電壓尖峰的本質(zhì)是什么?
電壓尖峰的本質(zhì)是一個對結(jié)電容的dv/dt充放電過程,而dv/dt是由電感電流的瞬變(di/dt)引起的,所以,降低di/dt或者dv/dt的任何措施都可以降低電壓尖峰,這就是吸收。
二、RC吸收的作用是什么?
1、降低尖峰電壓。
2、緩沖尖峰電流。
3、降低di/dt和dv/dt,即改善EMI品質(zhì)。
4、減低開關(guān)損耗,即實現(xiàn)某種程度的軟開關(guān)。
5、提高效率。提高效率是相對而言的,若取值不合理不但不能提高效率,弄不好還可能降低效率。
三、RC吸收的特點
1、雙向吸收。一個典型的被吸收電壓波形中包括上升沿、上升沿過沖、下降沿這三部分,RC吸收回路在這三個過程中都會產(chǎn)生吸收功率。通常情況下我們只希望對上升沿過沖實施吸收。因此這意味著RC吸收效率不高。
2、不能完全吸收。這并不是說RC吸收不能完全吸收掉上升沿過沖,只是說這樣做付出的代價太大。RC吸收最好定一個合適的吸收指標,不要指望它能夠把尖峰完全吸收掉。
3、RC吸收是能量的單向轉(zhuǎn)移,就地將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。盡管如此,這并不能說損耗增加了,在很多情況下,吸收電阻的發(fā)熱增加了,與電路中另外某個器件的發(fā)熱減少是相對應(yīng)的,總效率不一定下降。設(shè)計得當(dāng)?shù)腞C吸收,在降低電壓尖峰的同時也有可能提高效率。
四、吸收的誤區(qū)
1、Buck續(xù)流二極管反壓尖峰超標,就拼命的在二極管兩端加RC吸收。 這個方法卻是錯誤的。為什么?因為這個反壓尖峰并不是二極管引起的,盡管表現(xiàn)是在這里。這時只要加強MOS管的吸收或者采取其他適當(dāng)?shù)拇胧?,這個尖峰就會消失或者削弱。
2、副邊二極管反壓尖峰超標,就在這個二極管上拼命吸收。 這種方法也是錯誤的,原因很清楚,副邊二極管反壓尖峰超標都是漏感惹的禍,正確的方法是處理漏感能量。
3、反激MOS反壓超標,就在MOS上拼命吸收。這種方法也是錯誤的。如果是漏感尖峰,或許吸收能夠解決問題。如果是反射電壓引起的,吸收不但不能能夠解決問題的,效率還會低得一塌糊涂,因為你改變了拓撲。
五、吸收的改善
書上網(wǎng)絡(luò)上都有關(guān)于吸收回路的計算方法的介紹,但由于寄生參數(shù)的影響,這些公式幾乎沒有實際意義,實際上大部分的RC參數(shù)是靠實驗來調(diào)整的,但RC的組合理論上有無窮多,怎么來初選這個值是很關(guān)鍵的,下面來介紹一些實用的理論和方法:
1、先不加RC,用容抗比較低的電壓探頭測出原始的震蕩頻率(注意用低電容的探頭,因為探頭的電容會引起震鈴頻率的改變,使設(shè)計結(jié)果不準),此震蕩是由LC 形成的,LC主要是變壓器次級漏感和布線的電感和輸出電容,C主要是二極管結(jié)電容和變壓器次級的雜散電容。

測量二極管D兩端原始振蕩頻率。此設(shè)計中為33.3MHz(未加RC吸收前):

2、測出原始震蕩頻率后,可以試著在二極管上面加電容(與二極管并聯(lián)方式),直到震蕩頻率變?yōu)樵瓉淼?/2(一半),如圖增加的電容為470pF,下圖的震蕩頻率變?yōu)?6.7MHz(只加了C9后):

則原來震蕩的C(雜散電容)為所加電容的1/3(意思是470pF=3*C),震蕩的主體由原來的C變?yōu)榱宋覀兯拥碾娙軨9;

3、知道了吸收電容C9的值就可以算R值了:


則振蕩是阻尼的,此電路中選擇R=33R,可以看到振蕩已基本完全消除(加了RC后);
一般把R加到吸收C上時,震蕩就可以大大衰減。這時再適當(dāng)調(diào)整C值的大小,直到震蕩基本被抑制。
六、吸收電路測試經(jīng)驗總結(jié)
1、吸收電容C的影響
1、并非吸收越多損耗越大,適當(dāng)?shù)奈沼幸粋€效率最高點。
2、吸收電容C的大小與吸收功率(R的損耗)呈正比關(guān)系。即:吸收功率基本上由吸收電容決定。
2、吸收電阻R的影響
1、吸收電阻的阻值對吸收效果干系重大,影響明顯。
2、吸收電阻的阻值對吸收功率影響不大,即:吸收功率主要由吸收電容決定。
3、當(dāng)吸收電容確定后,一個適中的吸收電阻才能達到最好的吸收效果。
4、當(dāng)吸收電容確定后,最好的吸收效果發(fā)生在發(fā)生最大吸收功率處。換言之,哪個電阻發(fā)熱最厲害就最合適。
5、當(dāng)吸收電容確定后,吸收程度對效率的影響可以忽略。
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原文標題:反激開關(guān)電源RC吸收電路設(shè)計
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